本发明涉及电动汽车的动力控制领域，特别涉及一种转矩链控制架构及双电机四驱电动汽车。
背景技术
能源问题以及环境问题的日益严重，推动了电动汽车的发展。随着电动汽车技术的进步，电动汽车也越来越普及。
目前常见的电动汽车有前驱、后驱和四驱三种驱动方式，其中四驱指的是电动汽车的前轴和后轴分别设置有驱动电机。四驱驱动方式的电动汽车也被称为双电机四驱电动汽车，由于双电机四驱电动汽车设置有两个驱动电机，所以其具有较强的动力性和脱困能力，能够应对相对复杂的路况。
然而目前市场上的双电机四驱电动汽车均未对实现转矩分配功能的转矩链控制架构进行约束和详细划分。
技术实现要素：
本发明提供了一种转矩链控制架构及双电机四驱电动汽车，用以解决现有双电机四驱电动汽车的转矩链控制架构未进行约束以及详细划分的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
依据本发明的一个方面，提供了一种转矩链控制架构，包括：转矩获取模块，与所述转矩获取模块连接的第一转矩限制模块、与所述第一转矩限制模块连接的转矩分配模块和与所述转矩分配模块连接的第二转矩限制模块，其中所述第二转矩限制模块分别与前轴电机控制器和后轴电机控制器连接；
所述转矩获取模块，用于获取驾驶员的需求转矩，并将所述需求转矩发送至所述第一转矩限制模块；
所述第一转矩限制模块，用于根据车辆故障等级、电池管理系统允许充放电功率以及车辆当前挡位的最大车速中的至少一个，对所述需求转矩进行限制得到需求限制转矩，并且将所述需求限制转矩发送至所述转矩分配模块，其中所述需求限制转矩小于所述需求转矩；
所述转矩分配模块，用于将所述需求限制转矩按分配比例分为第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩，并将所述第一前轴电机转矩和所述第一后轴电机转矩发送至所述第二转矩限制模块；
所述第二转矩限制模块，用于根据车辆故障等级对所述第一前轴电机转矩进行限制，并将限制之后的所述第一前轴电机转矩发送至前轴电机控制器，根据车辆故障等级对第一后轴电机转矩进行限制，并将限制之后的所述第一后轴电机转矩发送至后轴电机控制器。
进一步地，所述转矩获取模块包括：
驱动转矩获取单元，用于获取并根据车辆的当前加速踏板开度、当前挡位以及当前车速，计算得到驱动转矩；
能量回收转矩获取单元，用于获取并根据车辆的当前制动踏板开度、当前挡位以及当前车速，计算得到能量回收转矩；
分别连接所述驱动转矩获取单元和所述能量回收转矩获取单元的处理单元，所述处理单元，用于根据所述驱动转矩和所述能量回收转矩，得到驾驶员的需求转矩，并将所述需求转矩发送至所述第一转矩限制模块。
进一步地，所述处理单元，还用于在车辆的高级辅助驾驶系统激活之后，获取所述高级辅助驾驶系统生成的辅助驾驶转矩，将所述辅助驾驶转矩作为驾驶员的需求转矩，并将所述需求转矩发送至所述第一转矩限制模块。
进一步地，所述转矩分配模块，具体用于根据车辆的当前挡位、当前车速、方向盘当前转角以及车辆全地形模式，确定前后轴电机分配比例，按所述前后轴电机分配比例将所述需求限制转矩分配为第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩，并将所述第一前轴电机转矩和所述第一后轴电机转矩发送至所述第二转矩限制模块。
进一步地，所述第二转矩限制模块包括：
前轴电机限制单元，用于根据车辆故障等级，在所述车辆故障等级高于预设故障等级时，将所述第一前轴电机转矩限制为0，并将限制之后的所述第一前轴电机转矩发送至前轴电机控制器；
后轴电机限制单元，用于根据车辆故障等级，在所述车辆故障等级高于预设故障等级时，将所述第一后轴电机转矩限制为0，并将限制之后的所述第一后轴电机转矩发送至后轴电机控制器。
进一步地，所述前轴电机限制单元，还用于在所述车辆故障等级不高于预设故障等级时，根据前轴电机的外特性和当前前轴电机的工作状态，对所述第一前轴电机转矩进行限制，并将限制之后的所述第一前轴电机转矩发送至前轴电机控制器，其中所述前轴电机的工作状态包括：发电状态和电动状态。
进一步地，所述后轴电机限制单元，还用于在所述车辆故障等级不高于预设故障等级时，根据后轴电机的外特性和当前后轴电机的工作状态，对所述第一后轴电机转矩进行限制，并将限制之后的所述第一后轴电机转矩发送至后轴电机控制器，其中所述后轴电机的工作状态包括：发电状态和电动状态。
进一步地，所述转矩链控制架构还包括：转矩平滑处理模块，所述第一转矩限制模块通过所述转矩平滑处理模块与所述转矩分配模块连接；
所述转矩平滑处理模块，用于对所述需求限制转矩进行平滑处理，将所述需求限制转矩的变化速率调整为多个不同预设变化速率中的一个；
所述第一转矩限制模块通过所述转矩平滑处理模块对所述需求限制转矩进行平滑处理，并将平滑处理之后的需求限制转矩发送至所述转矩分配模块。
进一步地，所述转矩链控制架构还包括：转矩滤波处理模块，所述第二转矩限制模块通过所述转矩滤波处理模块分别与前轴电机控制器和后轴电机控制器连接；
所述转矩滤波处理模块，用于对限制之后的所述第一前轴电机转矩进行滤波处理，并将滤波处理之后的所述第一前轴电机转矩发送至所述前轴电机控制器；
所述转矩滤波处理模块，还用于对限制之后的所述第一后轴电机转矩进行滤波处理，并将滤波处理之后的所述第一后轴电机转矩发送至所述后轴电机控制器。
进一步地，所述转矩链控制架构还包括：转矩校验模块，所述转矩滤波处理模块通过所述转矩校验模块分别与前轴电机控制器和后轴电机控制器连接；
所述转矩校验模块，用于根据前轴电机的直流母线电压、直流母线电流和前轴电机转换效率，得到前轴电机理论转矩，在所述前轴电机理论转矩与滤波处理之后的所述第一前轴电机转矩之间差值的绝对值在第一安全阈值以下时，将滤波处理之后的所述第一前轴电机转矩发送至所述前轴电机控制器；
所述转矩校验模块，还用于根据后轴电机的直流母线电压、直流母线电流和后轴电机转换效率，得到后轴电机理论转矩，在所述后轴电机理论转矩与滤波处理之后的所述第一后轴电机转矩之间差值的绝对值在第二安全阈值以下时，将滤波处理之后的所述第一后轴电机转矩发送至所述后轴电机控制器。
进一步地，所述转矩校验模块，还用于在车辆的车身电子稳定系统激活之后，获取所述车身电子稳定系统生成的第二前轴电机转矩和第二后轴电机转矩，将所述第二前轴电机转矩发送至所述前轴电机控制器，将所述第二后轴电机转矩发送至所述后轴电机控制器。
进一步地，所述转矩链控制架构还包括：分别连接所述前轴电机控制器和所述后轴电机控制器的旋向模块，所述旋向模块，用于根据车辆的当前挡位生成旋转方向指令，并将所述旋转方向指令分别发送至所述前轴电机控制器和所述后轴电机控制器。
依据本发明的又一个方面，提供了一种双电机四驱电动汽车，包括：如上所述的转矩链控制架构。
本发明的有益效果是：
上述技术方案，通过转矩获取模块获取驾驶员的需求转矩，经由第一转矩限制模块对获取的需求转矩进行第一次限制，然后将第一次限制之后生成的需求限制转矩分配为第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩，并分别对第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩进行第二次限制，不仅实现了对驾驶员需求转矩的分配功能，通过对需求转矩分配前后分别进行限制，也达到了对驾驶员需求转矩进行约束目的，并且通过多个具有不同作用的功能模块实现了对转矩链控制架构的详细划分。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的一种转矩链控制架构示意图之一；
图2表示本发明实施例提供的转矩获取模块示意图；
图3表示本发明实施例提供的第二转矩限制模块示意图；
图4表示本发明实施例提供的一种转矩链控制架构示意图之二；
图5表示本发明实施例提供的一种转矩链控制架构示意图之三；
图6表示本发明实施例提供的一种转矩链控制架构示意图之四；
图7表示本发明实施例提供的一种转矩链控制架构示意图之五。
附图标记说明：
11、转矩获取模块；111、驱动转矩获取单元；112、能量回收转矩获取单元；113、处理单元；12、第一转矩限制模块；13、转矩分配模块；14、第二转矩限制模块；141、前轴电机限制单元；142、后轴电机限制单元；15、转矩平滑处理模块；16、转矩滤波处理模块；17、转矩校验模块；18、转矩仲裁模块。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
如图1所示，本发明实施例提供了一种转矩链控制架构，该转矩链控制架构包括：
转矩获取模块11，与转矩获取模块11连接的第一转矩限制模块12、与第一转矩限制模块12连接的转矩分配模块13和与转矩分配模块13连接的第二转矩限制模块14，其中第二转矩限制模块14分别与前轴电机控制器和后轴电机控制器连接；
转矩获取模块11，用于获取驾驶员的需求转矩，并将需求转矩发送至第一转矩限制模块12；
第一转矩限制模块12，用于根据车辆故障等级、电池管理系统允许充放电功率以及车辆当前挡位的最大车速中的至少一个，对需求转矩进行限制得到需求限制转矩，并且将需求限制转矩发送至转矩分配模块13，其中需求限制转矩小于需求转矩；
转矩分配模块13，用于将需求限制转矩按分配比例分为第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩，并将第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩发送至第二转矩限制模块14；
第二转矩限制模块14，用于根据车辆故障等级对第一前轴电机转矩进行限制，并将限制之后的第一前轴电机转矩发送至前轴电机控制器，根据车辆故障等级对第一后轴电机转矩进行限制，并将限制之后的第一后轴电机转矩发送至后轴电机控制器。
应当说明的是，转矩获取模块11获取的驾驶员的需求转矩，为驾驶员根据自己的需求通过踩踏车辆的加速踏板或者制动踏板，以使车辆生成的需要发送至前轴电机控制器和后轴电机控制器的转矩，当然也可以是高级辅助驾驶系统生成的转矩。第一转矩限制模块12对需求转矩进行限制得到的需求限制转矩小于需求转矩，通过对需求转矩进行限制以使限制之后的需求转矩在一个合理的范围内，可以根据车辆故障等级、电池管理系统允许充放电功率以及车辆当前挡位的最大车速中的至少一个，确定限制之后生成的需求限制转矩的数值大小。较佳的，可以根据车辆故障等级、电池管理系统允许充放电功率以及车辆当前挡位的最大车速三者，确定需求限制转矩的数值大小，具体的，可以设置车辆故障等级与转矩的对应关系，以使在不同车辆故障等级下采用不同转矩以保证车辆可以合理的运行；同样的设置电池管理系统允许充放电功率与转矩的对应关系，以及设置车辆档位与转矩的对应关系；使得最终确定的需求限制转矩小于或者等于车辆当前故障等级对应的转矩，并且小于或者等于电池管理系统允许最大充放电功率对应的转矩，并且小于或者等于当前挡位下最大车速对应的转矩。第二转矩限制模块14对分配之后生成的第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩再次进行限制。
本发明实施例中，通过转矩获取模块11获取驾驶员的需求转矩，经由第一转矩限制模块12对获取的需求转矩进行第一次限制，然后将第一次限制之后生成的需求限制转矩分配为第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩，并分别对第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩进行第二次限制，不仅实现了对驾驶员需求转矩的分配功能，通过对需求转矩分配前后分别进行限制，也达到了对驾驶员需求转矩进行约束目的，并且通过多个具有不同作用的功能模块实现了对转矩链控制架构的详细划分。
如图2所示，为了准确获取驾驶员的需求转矩，在上述发明实施例的基础上，本发明实施例中，转矩获取模块11包括：
驱动转矩获取单元111，用于获取并根据车辆的当前加速踏板开度、当前挡位以及当前车速，计算得到驱动转矩；
能量回收转矩获取单元112，用于获取并根据车辆的当前制动踏板开度、当前挡位以及当前车速，计算得到能量回收转矩；
分别连接驱动转矩获取单元111和能量回收转矩获取单元112的处理单元113，处理单元113，用于根据驱动转矩和能量回收转矩，得到驾驶员的需求转矩，并将需求转矩发送至第一转矩限制模块。
应当说明的是，驾驶员在踩踏加速踏板和制动踏板时，若单独踩踏加速踏板将产生驱动转矩，若单独踩踏制动踏板将产生能量回收转矩；因此在驾驶员单独踩踏加速踏板的时候，驾驶员的需求转矩为驱动转矩；在驾驶员单独踩踏制动踏板的时候，驾驶员的需求转矩为能量回收转矩；当然若先踩踏加速踏板，在不松开加速踏板的情况下继续踩踏制动踏板，驾驶员的需求转矩为零；若先踩踏制动踏板，在不松开制动踏板的情况下继续踩踏加速踏板，驾驶员的需求转矩为驱动转矩；当然在一些设置有高级辅助驾驶系统的车辆上，若高级辅助驾驶系统被激活，则驾驶员的需求转矩为高级辅助驾驶系统生成的转矩；具体的处理单元113，还用于在车辆的高级辅助驾驶系统激活之后，获取高级辅助驾驶系统生成的辅助驾驶转矩，将辅助驾驶转矩作为驾驶员的需求转矩，并将需求转矩发送至第一转矩限制模块。
为了将需求限制转矩合理分配至前轴电机控制器和后轴电机控制器，在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，转矩分配模块13，具体用于根据车辆的当前挡位、当前车速、方向盘当前转角以及车辆全地形模式，确定前后轴电机分配比例，按前后轴电机分配比例将需求限制转矩分配为第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩，并将第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩发送至第二转矩限制模块。
应当说明的是，前后轴电机分配比例不同，将影响分配至前轴电机的转矩和分配至后轴电机的转矩，从而使得车辆具有不同的驱动效率、脱困能力等，以应对不同的工况。例如在车辆的挡位处于舒适挡位和经济挡位时，以驱动效率为目标调整前后轴电机分配比例；挡位处于动力挡位时，以动力性最强为目标调整前后轴电机分配比例；车辆的全地形模式包括普通模式、雪地模式、沙地模式、泥地模式等，根据不同模式下的需求调整前后轴电机分配比例；根据车辆的当前车速和方向盘当前转角，确定车辆的转弯工况，并调整前后轴电机分配比例，可以适当增大第一前轴电机转矩，以降低车辆发生过度转向的趋势。
如图3所示，为了进一步增强车辆的安全性能，在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，第二转矩限制模块14包括：
前轴电机限制单元141，用于根据车辆故障等级，在车辆故障等级高于预设故障等级时，将第一前轴电机转矩限制为0，并将限制之后的第一前轴电机转矩发送至前轴电机控制器；
后轴电机限制单元142，用于根据车辆故障等级，在车辆故障等级高于预设故障等级时，将第一后轴电机转矩限制为0，并将限制之后的第一后轴电机转矩发送至后轴电机控制器。
应当说明的是，可以对车辆故障等级进行划分，将车辆故障等级按照车辆发生故障的严重性划分为4-6级，故障等级越高，车辆发生故障越严重，预设故障等级表示车辆发生较为严重的故障，例如将车辆故障等级划分为6级，预设故障等级为4级，当车辆发生故障并且故障等你为5级或者6级时，表示车辆故障很严重，要将分配至前轴电机控制器和后轴电机控制器的转矩全部限制为0。
当然在未发生故障或者故障等级不高于预设故障等级时，需要保证发送至前轴电机控制器的转矩需要符合前轴电机的外特性以及前轴电机的工作状态，并将其限制在前轴电机控制器允许最大发电转矩和允许最大驱动转矩以下，以防止前轴电机损坏。同样的也需要保证发送至后轴电机控制器的转矩需要符合后轴电机的外特性以及后轴电机的工作状态，并将其限制在后轴电机控制器允许最大发电转矩和允许最大驱动转矩以下，以防止后轴电机损坏。
具体的前轴电机限制单元141，还用于在车辆故障等级不高于预设故障等级时，根据前轴电机的外特性和当前前轴电机的工作状态，对第一前轴电机转矩进行限制，并将限制之后的第一前轴电机转矩发送至前轴电机控制器，其中前轴电机的工作状态包括：发电状态和电动状态。
后轴电机限制单元142，还用于在车辆故障等级不高于预设故障等级时，根据后轴电机的外特性和当前后轴电机的工作状态，对第一后轴电机转矩进行限制，并将限制之后的第一后轴电机转矩发送至后轴电机控制器，其中后轴电机的工作状态包括：发电状态和电动状态。
如图4所示，为了使得车辆可以具有多种驾驶风格，在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，转矩链控制架构还包括：转矩平滑处理模块15，第一转矩限制模块12通过转矩平滑处理模块15与转矩分配模块13连接；
转矩平滑处理模块15，用于对需求限制转矩进行平滑处理，将需求限制转矩的变化速率调整为多个不同预设变化速率中的一个；
第一转矩限制模块12通过转矩平滑处理模块15对需求限制转矩进行平滑处理，并将平滑处理之后的需求限制转矩发送至转矩分配模块13。
应当说明的是，需求限制转矩的变化速率不同，带给驾驶员的驾驶体验也不同，从而形成多种驾驶风格以供驾驶员选择，并且也会减少整车纵向冲击。驾驶员通过选择车辆的当前挡位以及全地形模式，确定自己的驾驶风格，其中车辆的挡位包括：舒适挡位、经济挡位和动力挡位；全地形模式包括：普通模式、雪地模式、沙地模式和泥地模式。驾驶风格包括：节能型驾驶风格、温和型驾驶风格和激进型驾驶风格。
如图5所示，为了防止转矩中的突变影响车辆的安全性，在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，转矩链控制架构还包括：转矩滤波处理模块16，第二转矩限制模块14通过转矩滤波处理模块16分别与前轴电机控制器和后轴电机控制器连接；
转矩滤波处理模块16，用于对限制之后的第一前轴电机转矩进行滤波处理，并将滤波处理之后的第一前轴电机转矩发送至前轴电机控制器；
转矩滤波处理模块16，还用于对限制之后的第一后轴电机转矩进行滤波处理，并将滤波处理之后的第一后轴电机转矩发送至后轴电机控制器。
应当说明的是，通过滤波处理可以消除限制之后的第一前轴电机转矩和限制之后的第一后轴电机转矩的突变，并减小整车纵向冲击。还可以根据车辆的当前挡位、当前车速以及全地形模式，选择不同的滤波参数，从而辅助实现各种驾驶风格。当然还可以根据车辆的当前挡位确定前后轴电机的旋转方向，并发送至前轴电机控制器和后轴电机控制器。
如图6所示，为了进一步保证车辆的安全性，在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，转矩链控制架构还包括：转矩校验模块17，转矩滤波处理模块16通过转矩校验模块17分别与前轴电机控制器和后轴电机控制器连接；
转矩校验模块17，用于根据前轴电机的直流母线电压、直流母线电流和前轴电机转换效率，得到前轴电机理论转矩，在前轴电机理论转矩与滤波处理之后的第一前轴电机转矩之间差值的绝对值在第一安全阈值以下时，将滤波处理之后的第一前轴电机转矩发送至前轴电机控制器；
转矩校验模块17，还用于根据后轴电机的直流母线电压、直流母线电流和后轴电机转换效率，得到后轴电机理论转矩，在后轴电机理论转矩与滤波处理之后的第一后轴电机转矩之间差值的绝对值在第二安全阈值以下时，将滤波处理之后的第一后轴电机转矩发送至后轴电机控制器。
应当说明的是，在设置有车身电子稳定系统的车辆上，若车身电子稳定系统被激活，则将车身电子稳定系统生成的转矩发发送至前轴电机控制器和后轴电机控制器，具体的转矩校验模块17，还用于在车辆的车身电子稳定系统激活之后，获取车身电子稳定系统生成的第二前轴电机转矩和第二后轴电机转矩，将第二前轴电机转矩发送至前轴电机控制器，将第二后轴电机转矩发送至后轴电机控制器。
在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，转矩链控制架构还包括：分别连接前轴电机控制器和后轴电机控制器的旋向模块，旋向模块，用于根据车辆的当前挡位生成旋转方向指令，并将旋转方向指令分别发送至前轴电机控制器和后轴电机控制器。
如图7所示，为本发明实施例提供的转矩链控制架构示意图，该转矩链控制架构依次通过转矩获取模块11、第一转矩限制模块12、转矩分配模块13、第二转矩限制模块14、转矩平滑处理模块15、转矩滤波处理模块16、转矩校验模块17和转矩仲裁模块18将分配好的转矩分别发送至前轴电机控制器和后轴电机控制器，其中，转矩仲裁模块18用于仲裁车身电子稳定系统，可以辅助转矩校验模块17，在车辆的车身电子稳定系统激活之后，获取车身电子稳定系统生成的第二前轴电机转矩和第二后轴电机转矩，将第二前轴电机转矩发送至前轴电机控制器，将第二后轴电机转矩发送至后轴电机控制器的。
依据本发明的又一个方面，提供了一种双电机四驱电动汽车，包括上述各发明实施例提供的转矩链控制架构。
本发明实施例中，通过转矩获取模块获取驾驶员的需求转矩，经由第一转矩限制模块对获取的需求转矩进行第一次限制，然后将第一次限制之后生成的需求限制转矩分配为第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩，并分别对第一前轴电机转矩和第一后轴电机转矩进行第二次限制，不仅实现了对驾驶员需求转矩的分配功能，通过对需求转矩分配前后分别进行限制，也达到了对驾驶员需求转矩进行约束目的，并且通过多个具有不同作用的功能模块实现了对转矩链控制架构的详细划分。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。